무인항공기의 상황 판단을 돕는 플리어시스템 Tau짋 코어
소형, 경량화된 열화상 카메라로 신속한 검출
무인항공기(Unmanned Aerial Vehicles; UAV) 제조사들은 날로 높아지고 있는 고객들의 요구를 만족시키기 위해 더 작고 더 가벼우면서 성능은 더 우수한 부품을 원하고 있다. 이에 터키의 UAV 제작사인 바이카르(Baykar)는 플리어시스템의 카메라 코어를 사용해 무인항공기가 주간은 물론 야간에도 선명한 이미지를 얻어 주위 상황을 판단할 수 있도록 만들었다. 현재 바이카르의 UAV 제품은 터키 경찰청, 터키 및 오만 국방부 등에 도입돼 정확한 판단을 해내고 있다.
터키 이스탄불에 있는 바이카르는 터키의 우주항공 및 방위산업에 각종 혁신적인 기술과 제품을 설계, 개발, 제작하고 있는 첨단기술 업체다. 이 회사는 연구개발, 생산, 시스템 통합, 서브 시스템 개발 등 광범위한 분야에서 활약하고 있다. 1984년 CNC 고정밀 공작기계공장의 주요 부품 납품업체로 설립된 이후 지금까지 우주항공, 로봇 시스템, 무인항공기의 자동제어 시스템 등 첨단 기술의 분야들을 섭렵하며 사업을 확장해왔다. 바이카르의 무인항공기 솔루션은 국경 경비, 경호, 철도시설 경비, 군사기지 경비 등 다양한 감시 및 정찰 임무에 사용되고 있다.
소형, 경량화된 이축 카메라 도입
바이카르의 엔지니어링 매니저 할루크 바이라크타르는 “우리는 이미 여러 해 전부터 무인항공기에 플리어시스템의 이미징 코어를 사용하고 있다”며, “처음 UAV 용으로 대량 수주를 한 것은 2005년이고 2006년부터 플리어시스템의 터키 대리점인 페마테크(Fematek)와 긴밀하게 협력해 열화상을 구현할 수 있는 플리어시스템 코어를 사용하고 있다”고 말했다.
무인항공기에는 소형경량인 카메라 코어가 필수적으로 요구된다. 당시 플리어시스템의 Photon이 이런 요구를 완전히 만족시킬 수 있는 코어 제품이었다. UAV 시스템은 카메라를 상하방향으로만 움직일 수 있는 일축 짐벌을 사용했다.
또한 바이카르는 한 고객에게 높은 성능을 구현할 수 있는 이축 카메라 주문을 받았다. 이축 카메라는 기술적으로 가능은 하지만 물리적으로 더 큰 설치 공간을 필요로 하는 등 어려운 부분이 있었다. 이에 플리어시스템의 Tau 열화상 카메라 코어가 이러한 요구들을 만족시키기 위해 도입된 것이다. 소형, 경량화된 플리어의 카메라는 이를 해결하는 최선의 해결책이었다.
플리어시스템 Tau 이미징 코어는 아주 자세한 부분까지 선명하게 볼 수 있는 640×512 픽셀의 고화질 이미지를 제공한다. 이 코어는 거의 정비가 불필요한 비냉각식 산화바나듐(VOx) 초점면 배열(Focal Plane Array; FPA)을 사용하며, 50mK 이하의 미세한 온도차이도 정확하게 검출할 수 있다. 특히 소형(44.5×44.5×30.0㎜), 경량(72g)이며 900mW 이하의 적은 동력 소비로 무인항공기 탑재용에 최적의 코어인 것이다.
스마트 무인항공기 Mini UAV
단거리 감시 및 정찰용 스마트 무인항공기인 바이야크타르(Bayraktar) Mini UAV는 25㎜ 렌즈를 사용하는 플리어시스템 Tau 코어를 탑재하고 있다. 이 UAV는 2007년 이후 지금까지 200대 이상이 생산돼 총 비행횟수가 50,000회 이상을 기록하고 있으며 반경 15㎞, 고도 1㎞ 범위 이내에서 완전하게 제어할 수 있다.
이미지 안정화, 모자이크 소프트웨어로 실시간 상황 판단
지상에서 UAV를 제어하는 관제실 또는 상황실에서는 플리어시스템 열화상 비디오를 통해 실시간으로 감시 및 정찰 임무를 수행할 수 있다. 이를 위해 바이카르는 이미지 모자이크 및 안정화 소프트웨어를 개발해 UAV에서 실시간으로 전송되는 열화상 비디오의 품질을 최적화했다. UAV가 비행하는 동안 진동, 기류 변화에 의한 충격, 고속 비행 등에 의하여 공중에서 촬영한 비디오 영상이 왜곡되는 경우가 많기 때문에 지상의 관제사가 비디오 화면을 정확하게 판단하는 것이 매우 어렵게 된다.
이런 문제를 해결하기 위해 개발된 이미지 안정화 소프트웨어는 이미지에서 진동을 필터링해 제거하며 모자이크 소프트웨어는 카메라와 UAV가 이동할 때 연속되는 이미지를 서로 연결하고 모든 비디오 프레임을 처리해 순서대로 맞춘다. 이 소프트웨어의 가장 큰 장점은 CPU에 의한 실시간 이미지 처리 성능이 높은 처리속도를 제공한다는 것이다. 이를 통해 주위 돌발상황을 완전하게 파악할 수 있고 사용자는 처리된 이미지를 이용해 지역을 스캔하거나 대상을 기준으로 시야각을 설정할 수 있다.
완전한 이미지 제어
바이야크타르 Mini UAV에 자동 이미지 조절 옵션을 탑재했지만 이 옵션은 온도 차이를 제대로 검출하지 못해 지상에 있는 사람을 발견하는데 어려움이 있었다. 이에 카메라와 지상기지 사이에 인터페이스를 사용해 지상에서 조종사가 수동조절을 실행할 수 있도록 도와 최상의 이미지를 얻을 수 있게 만들었다.
가까운 미래에 풀 HD급 해상도 구현할 것
최근 10년 동안 열화상 기술은 크게 발전해왔다. 과거 열화상 기술은 군사용으로만 사용되던 고가의 기술이었지만 현재 수많은 사람들이 열화상 기술의 장점을 인식하고 다양한 용도에 사용하고 있다.
할루크 바이라크타르는 “열화상 카메라 코어가 빠른 속도로 소형, 경량화될 뿐만 아니라 가격은 더욱 낮아지면서 성능은 더욱 높아지고 있다”며, “UAV의 열화상 카메라 코어의 탑재가 점점 확산되고 있고 가까운 미래에 풀 HD급의 이미지 해상도를 구현할 수 있을 만큼 발전할 것으로 내다본다”고 말했다.
출처 | 플리어시스템코리아(www.flir.com)
